(57)【要約】【課題】小型化が容易で、かつ、必要とするモータの出力トルクを得るためのマグネットの大きさを抑えることができる円筒コアレスモータを提供する。【解決手段】ケーシング２０には、円筒コアレスモータのロータユニットを構成する軸２、軸連結部１０、及びコミュテータ９が配置しており、軸２は、円筒状のマグネット２１をケーシング２０に一体に固着するための樹脂モールド部材２３の中央に形成された軸孔を貫通して設けられている。【選択図】        図１
2011135930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングの中央に設けた軸の出力端と反対側の端部をコミュテータに連結し、前記コミュテータに円筒状のコイル部材を設けてモータのロータユニットを構成するとともに、前記軸と前記コイル部材との間に円筒状のマグネットを配置したステータユニットを有する円筒コアレスモータにおいて、
前記ステータユニットは、前記マグネットを前記ケーシングに固定するとともに前記軸をケーシングに回転自在に支承する樹脂モールド部材を有することを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒コアレスモータであって、
前記ケーシングの前記出力端側には、前記軸に対して垂直な方向に壁部があり、
前記壁部には、前記出力端側から反対側に向かって凹部があり、
前記凹部には、少なくとも１つ以上の貫通孔があり、
前記貫通孔の内、少なくとも前記軸を通すための軸孔となる部分を残して、前記樹脂モールド部材が、前記凹部を埋める態様に成型することを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の円筒コアレスモータであって、
前記樹脂モールド部材は、前記マグネットの前記コミュテータに対向する面を係止する態様に成型したことを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の円筒コアレスモータであって、
前記樹脂モールド部材に、前記軸が貫通する前記軸よりも大径のヨーク部材をさらに設けたことを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の円筒コアレスモータであって、
前記マグネットの前記コミュテータに対向する面に回り止めの溝を設け、
前記樹脂モールド部材は、前記溝を埋める態様に成型することを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の円筒コアレスモータであって、
前記樹脂モールド部材は、前記マグネットの表面部分のうち、少なくとも円筒外周面全体を覆っている態様に成型することを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の円筒コアレスモータであって、
前記凹部を埋める前記樹脂モールド部材が、前記出力端側に円筒状凸部を形成しており、
前記円筒状凸部の内周部又は外周部のうちの少なくとも、どちらか一方に、ネジ部が形成される態様に成型することを特徴とする円筒コアレスモータ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の円筒コアレスモータであって、
前記円筒状のマグネットは、前記軸を前記コミュテータに連結する連結部の空間を逃がす態様に成型されていることを特徴とする円筒コアレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のケーシングの中央に設けた軸の出力端と反対側の端部をコミュテータに連結し、上記コミュテータに上記ケーシングと同心の円筒状のコイル部材を設けてモータのロータユニットを構成するとともに、上記軸と上記コイル部材との間にエアギャップを設けて円筒状のマグネットを配置したステータユニットを有する円筒コアレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型の電気機器、あるいは電子機器の駆動源として、小型の円筒コアレスモータが使用されている。この円筒コアレスモータの従来例の概略構成を、図８に示す。【０００３】
図８において、従来の円筒コアレスモータは、磁性材料で形成されたケーシング１（モータケース）、ケーシング１の回転中心軸に沿って配置された軸２、軸２を回転自在に支持するためのベアリング３，４、ベアリング３とベアリング４との距離を維持するためのカラー５、軸２、ベアリング３，４及びカラー５を収容したヨークを兼ねたベアリングハウス６、ベアリングハウス６の外周に設けたマグネット７、マグネット７とケーシング1の間のエアギャップに配設される円筒状のコイル８、コイル８に電源を供給する等するためのコミュテータ（整流子ユニット）９、コミュテータ９と軸２の一方の端部とを連結するための軸連結部１０、及び、ケーシング１の開口部を閉止し、コミュテータ９のブラシ等を設けたモールド部材１１を有する。【０００４】
また、ケーシング１、ベアリングハウス６、及びマグネット７は、この円筒コアレスモータのステータユニットを構成し、コイル８、軸２、軸連結部１０、及びコミュテータ９は、この円筒コアレスモータのロータユニットを構成する。【０００５】
このような円筒コアレスモータにおいて、ケーシング１の外形寸法を一定とした場合に、出力トルクを大きくするためには、基本的にマグネット７の体積を増加させてパーミアンス係数を大きくする必要がある。【０００６】
例えば、特許文献１には、メタル（軸受）ホルダを太径と細径の２段に形成し、太径部分に外方から軸受を挿着するとともに、細径部分に円筒マグネットを配することで、円筒マグネットの肉厚を大きくし、体積を増加できるようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３４４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような特許文献１に開示された従来装置では、軸受が円筒マグネットの外側に位置するため、軸の長さが軸受の軸延長方向の長さと円筒マグネットの軸延長方向の長さの合計よりも小さくすることができず、必要な出力トルクを得るための円筒コアレスモータの形状を軸方向に小型化することが困難であるという問題を生じていた。【０００９】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、小型化が容易で、かつ、必要な出力トルクを得るためのマグネットの大きさを抑えることができる円筒コアレスモータを提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、円筒状のケーシングの中央に設けた軸の出力端と反対側の端部をコミュテータに連結し、上記コミュテータに上記ケーシングに円筒状のコイル部材を設けてモータのロータユニットを構成するとともに、上記軸と上記コイル部材との間に円筒状のマグネットを配置したステータユニットを有する円筒コアレスモータにおいて、上記ステータユニットは、上記マグネットを上記ケーシングに固定するとともに上記軸をケーシングに回転自在に支承する樹脂モールド部材を有するものである。【００１１】
また、上記ケーシングの上記出力端側には、上記軸に対して垂直な方向に壁部を設け、更に、この壁部に、上記出力端側から反対側に向かって凹部と少なくとも１つ以上の貫通孔を設けた上で、上記樹脂モールド部材が、少なくとも上記軸を通す部分を残して、前記凹部を埋める態様に成型するとよい。【００１２】
また、上記樹脂モールド部材は、上記マグネットの上記コミュテータに対向する面を係止する態様に成型するとよい。【００１３】
また、上記樹脂モールド部材に、上記軸の周りに上記軸が貫通するヨーク部材をさらに設けるとよい。【００１４】
また、上記マグネットの上記コミュテータに対向する面に回り止めの溝を設け、上記樹脂モールド部材は、上記溝を埋める態様に成型するとよい。【００１５】
また、上記凹部を埋める上記樹脂モールド部材が、上記出力端側に円筒状凸部を形成しており、そのの内周部又は外周部のうちの少なくとも、どちらか一方に、ネジ部が形成される態様に成型するとよい。【００１６】
さらに、上記円筒状のマグネットは、上記軸を上記コミュテータに連結する連結部の空間を逃がす態様に成型するとよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のようなこの発明の円筒コアレスモータによれば、小型化が容易で、かつ、必要な出力トルクを得るためのマグネットの大きさを抑えることができるという効果を得る。
また、同サイズの円筒コアレスモータにおいて、配置できるマグネットの体積を増やすことができるため、出力トルクを大きくすることができるという効果を得る。
また、一体の樹脂モールド部材により回転軸を支承する樹脂軸受を成型することで、部品点数と製造工数を削減できるという効果を得る。
また、樹脂軸受としての機能に加え、マグネットの抜け防止、廻り止めとして機能や、ギヤヘッドの連結部としての機能を、一体の樹脂モールド部材により、成型できるという効果を得る。
また、樹脂モールドのための金型に大きな修正を加える事無く、多種の大きさのケーシングによる円筒コアレスモータに適用できるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す図。
【図２】本発明の実施例にかかる円筒コアレスモータに使用されるマグネットの形状を示した断面図及び側面図。
【図３】本発明の実施例にかかる樹脂モールド部材に設けた軸受について説明するための部分拡大断面図。
【図４】本発明の実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す図。
【図５】本発明の実施例にかかる樹脂モールド前後のケーシングの状態を示す図。
【図６】本発明の実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す図。
【図７】本発明の実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す図。
【図８】従来の円筒コアレスモータの構成の概略を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の一実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す概略断面図である。なお、図１（ａ）の円筒コアレスモータは、図８に示した従来装置とケーシングの外径寸法が同一であり、また、軸２、コイル８、コミュテータ９及び軸連結部１０も図８に示した従来装置と同様に構成されている。【００２１】
尚、図１（ａ）では、従来装置においてケーシング１の開口部を閉止し、コミュテータ９のブラシ等を設けたモールド部材１１の図示を省略している。【００２２】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の円筒コアレスモータを、ケーシング１の開口部側（軸２の出力側に対して反対側）から見た図である。また、図１（ｂ）では、モールド部材１１及び、コイル８、軸２、軸連結部１０、及びコミュテータ９は、この円筒コアレスモータのロータユニットの図示を省略している。【００２３】
図１（ａ），（ｂ）において、磁性材料で形成されたケーシング２０には、この円筒コアレスモータのロータユニットを構成する軸２、軸連結部１０、及びコミュテータ９が配置しており、軸２は、円筒状のマグネット２１をケーシング２０に一体に固着するための樹脂モールド部材２３の中央に形成された軸孔を貫通して回転自在に支承されている。【００２４】
また、縁付きのスリーブ状の磁性材料で形成されたヨーク部材２４が、樹脂モールド部材２３の軸孔の周りに軸２が貫通するように設けられている。なお、軸２が磁性材料で作られている場合には、ヨーク部材は、必ずしも必要とされないが、ヨーク部材を設けたほうが、磁気回路の効率が向上し、モータとしての出力も増大する。【００２５】
そして、このケーシング２０、マグネット２１、樹脂モールド部材２３、及びヨーク部材２４により、この円筒コアレスモータのステータユニットが構成される。【００２６】
また、マグネット２１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、円筒形の回転軸と同軸に、樹脂モールド部材２３の軸孔（図示略）よりも若干大きな径の貫通孔２１ａを形成し、一方の端部を貫通孔２１ａの径よりも大きい段付き２１ｂに成型し、さらに、段付き２１ｂを形成した端部には、段付２１ｂにつながって２方向に回り止めの溝２１ｃが設けられている。なお、この溝２１ｃは、マグネット２１を着磁する際の着磁方向を示すマークも兼ねているが、２方向に限らず、複数方向に設けてもよい。【００２７】
図３に示すように、樹脂モールド部材２３は、マグネット２１の貫通孔２１ａから軸孔までの隙間、段付き２１ｂの角の部分（図に符号２３ｃで示した部分）、及び、溝２１ｃを埋める態様に形成される。そして、段付き２１ｂの角の部分２３ｃがマグネット２１を係止することにより、マグネット２１が軸２の軸方向に脱落することが防止されるとともに、溝２１ｃが樹脂モールド部材２３で閉止されることにより、マグネット２１が軸２の周りを連れ回りするような事態を防止することができる。【００２８】
また、図３に示すように、樹脂モールド部材２３は、軸孔の端部の近くに、軸２を受ける軸受部２３ａ，２３ｂが形成され、軸受部２３ａと軸受部２３ｂと軸２の隙間には、潤滑油等を満たすことで、軸２の回転を円滑にすることができる。【００２９】
なお、軸受部２３ａ，２３ｂは、それぞれ一本の円環状の突起として形成する以外にも、複数本の円環状の突起として形成することもできる。【００３０】
また、ヨーク２４は、磁気回路を形成する機能を有するものであるが、樹脂モールド部材２３を成型する段階において、成型用の型（図示略）に樹脂を注入する際、マグネット２１に加わる樹脂射出圧力を低減して、樹脂射出圧力によってマグネット２１が破損することを防止する機能も有する。【００３１】
以上のように、本実施例の円筒コアレスモータは、軸２を受ける軸受部２３ａ，２３ｂを、樹脂モールド部材２３に設けた軸孔に形成しているので、従来装置で軸２を受けるために必要であったベアリング３，４、カラー５、及びベアリングハウス６を設ける必要がないので、円筒状のマグネット２１に設ける貫通孔２１ａの径を小さくすることができる。【００３２】
ここで、本実施例のマグネット２１の外径が従来装置のマグネット７と同一寸法であるとすると、本実施例のマグネット２１は、貫通孔２１ａの径を小さくすることができるので、本実施例のマグネット２１は従来装置のマグネット７に比べて径方向の実質的な寸法が大きくなり、軸方向の寸法を同一とした場合には、マグネット２１の体積は従来装置のマグネット７の体積より大きくなる。そのため、マグネット２１の外形寸法が同一であっても、モータの出力を増大させることができる。【００３３】
図１（ａ），（ｂ）に示した実施例では、図８に示した従来装置の円筒コアレスモータと同等の出力トルクを得るため、マグネット２１の体積を従来装置のマグネット７の体積と同様の大きさに設定した場合を示しており、この場合、ケーシング２０内で、マグネット２１を軸方向に小型化しても、従来装置のマグネット７と同様の体積を確保することができる。【００３４】
また、本実施例の場合、マグネット２１の形状として、軸連結部１０を逃がすように段付き２１ｂを設けているので、図２（ａ）に符号２１ｄで示した部分にまでマグネット２１の形状を延長することができ、その体積の分、よりマグネット２１の体積を増やすことができる。【００３５】
そこで、例えば、本実施例の場合には、ケーシング２０の軸方向の寸法をより小さくすることが可能である。すなわち、本実施例では、円筒コアレスモータを小型化することが可能となる。
【実施例２】
【００３６】
図４は、本発明の他の一実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す図である。
特に、図４（ａ）は、円筒コアレスモータの構成を概略断面により示しており、図４（ｂ）は、円筒コアレスモータの出力側の反対側から見た側面の状態を示している。【００３７】
尚、図４（ａ）、（ｂ）では、コミュテータ、ブラシ等を設けたモールド部材の図示を省略しており、更に、図４（ｂ）では、樹脂モールド部材２３及びマグネット３１の状態を示すために、ロータユニットの図示も省略している。【００３８】
本実施例では、前述した実施例１の形態において、軸方向に小型化されたマグネット２１を配置せずに、軸方向寸法分だけ大きいマグネット３１を配置した構成としている。このとき、当然に本実施例におけるマグネット３１の体積は、従来装置のマグネット７よりも大きい。【００３９】
この構成にすると、この円筒コアレスモータの出力トルクを大きくすることができる。図８に示した従来装置構成と比較して、マグネットの体積が大きいことで、円筒コアレスモータの出力トルクを大きくすることができる。【００４０】
本願発明者は、ケーシング２０を外径φ１７mm、マグネット３１の外径φ１２mm、全長１１mmとした条件で本実施例の円筒コアレスモータと、従来装置による円筒コアレスモータを製作し、トルク特性を比較した。【００４１】
本実施例の円筒コアレスモータにおける樹脂軸受に関し、樹脂軸受部を形成する樹脂モールド部材２３には、硬質なPPS樹脂を使用し、回転軸を支える部分に、十数μmの高さをもつ円環状の突起３本を出力軸側とその反対側に各々形成している。【００４２】
その結果、本実施例による構成では、従来装置による構成よりも１９％高い出力トルクが得られることを確認している。【００４３】
尚、本実施例では、円筒コアレスモータのサイズを外径φ１７mmとしたが、あらゆるサイズの円筒コアレスモータに適用可能である。その中でも、樹脂モールドの金型や、モータの出力と樹脂軸受の適合性を考慮すると外径φ４〜２０mm程度のサイズの円筒コアレスモータへの適用が特に好適である。【００４４】
本実施例では、樹脂モールド部材に硬質PPS樹脂を用いたが、特に素材の限定はない。すべり特性を有し、射出成形による樹脂成形に適した材質を適宜選択できる。
【実施例３】
【００４５】
図５は、本発明の実施例のひとつとして、各々異なる外径サイズのケーシングに対して、出力軸端側壁部に同一サイズの凹部を設け、樹脂モールド部材で、該凹部を埋めて成型した態様を示している。【００４６】
図５（ａ）、（ｂ）は、本実施例において、樹脂モールド成型する前の外径φ１２mmのケーシング３０を示している。図５（ａ）は、ケーシング３０を出力軸側から見た図であり、図５（ｂ）はその側断面図である。【００４７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ケーシング３０には、壁部３０ａがあり、この壁部３０ａには、凹部３０ｂが設けられている。そして、凹部３０ｂには、孔部３０ｃ及び３０ｄがある。【００４８】
樹脂モールド成型時には、壁部３０ａの出力軸側から樹脂が注入され、孔部３０ｄを通って、ケーシング３０の内部に樹脂が流入する。【００４９】
図５（ｃ）、（ｄ）は、本実施例におけるケーシング３０を使用した樹脂モールド後のケーシング部組品を示す図である。図５（ｃ）は、出力軸側から見た図であり、図５（ｄ）はその側面図である。【００５０】
図５（ｃ）で示されるように、樹脂モールド部材２３は、孔部３０ｃにおける、出力軸の軸孔となる部分を残して凹部３０ｂを埋めるように成型されている。【００５１】
このとき、孔部３０ｄも樹脂モールド部材によって埋められた状態となっているが、この状態は、樹脂モールド部材２３のケーシング３０に対する廻り止めとしても機能している。【００５２】
図５（ｅ）、（ｆ）は、本実施例における外径φ１７mmのケーシング４０を使用した樹脂モールド後のケーシング部組品を示す図である。図５（ｅ）は、出力軸側から見た図であり、図５（ｆ）はその側面図である。【００５３】
ケーシング４０には、ケーシング３０と同様に壁部があり、この壁部には、凹部が設けられており、この凹部には、樹脂モールド部材が、出力軸の軸孔部分を残して凹部を埋めるように成型されている。【００５４】
ケーシング３０及び４０に設けられた各々の凹部の形状は、内径φ１０mm、深さ０.５mm程度の同形状である。そして凹部を埋める樹脂モールド部材２３は、各々ケーシング３０またはケーシング４０の内部で、樹脂軸受を形成している。【００５５】
この樹脂モールド部材は、樹脂モールド成型を行う際、金型において凹部側から注入される。
このとき、ケーシング３０及び４０の凹部の形状は、同一である為、金型の固定側は同じものを使用できる。【００５６】
すなわち、樹脂モールドのための金型に大きな修正を加える事無く、多種の大きさのケーシングによる円筒コアレスモータに適用することができる。
【実施例４】
【００５７】
図６は、本発明の実施例のひとつとして、出力軸端側壁部の凹部を埋める樹脂モールド部材が、出力端側に向かって略円筒状凸部２３ａを形成した態様を示している。また、本実施例の円筒コアレスモータの構成では、軸２にピニオンギヤ１２を固定配置している。【００５８】
更に略円筒状凸部２３ａの外周部には、ネジ部２３ｂが形成されており、ここにギヤヘッドを組み合わせることができる。尚、組み合わせるギヤヘッド側の構成に応じて、略円筒状凸部２３ａの内周部にネジ部を形成してもよい。
【実施例５】
【００５９】
図７は、本発明の他の一実施例にかかる円筒コアレスモータの構成の概略を示す概略断面図である。【００６０】
本実施例では、樹脂モールド部材が、マグネット４１の外周部４１ａを完全に覆った態様となっている。【００６１】
そしてマグネット４１の外径寸法は、実施例１の形態におけるマグネット２１の外径よりも小さい。但し、マグネット４１は、実施例１のマグネット２１と比較して同等以上の体積を有している。【００６２】
樹脂モールド部材が、マグネット４１の外周部４１ａを完全に覆っている為、例えば、マグネット４１にメッキ等の表面処理を施す必要がない。
【００６３】
以上述べてきた各実施例の構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、円筒コアレスモータであれば、種々の用途に用いるものについて、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  ケーシング
２  軸
３、４  ベアリング
５  カラー
６  ベアリングハウス
７  マグネット
８  コイル
９  コミュテータ
１０  軸連結部
１１  モールド部材
１２  ピニオンギヤ
２０、３０、４０  ケーシング
２１、３１、４１  マグネット
２１ａ  貫通孔
２１ｂ  段付き
２１ｃ  溝
２３  樹脂モールド部材
２３ａ  略円筒状凸部
２３ｂ  ネジ部
２４  ヨーク部材
３０ａ  壁部
３０ｂ  凹部
３０ｃ、３０ｄ  孔部
４１ａ  マグネット外周部
【図１】
2011135930.tif 000003
【図２】
2011135930.tif 000004
【図３】
2011135930.tif 000005
【図４】
2011135930.tif 000006
【図５】
2011135930.tif 000007
【図６】
2011135930.tif 000008
【図７】
2011135930.tif 000009
【図８】
2011135930.tif 000010
【国際調査報告】
2011135930.tif 000011
2011135930.tif 000012
2011135930.tif 000013
2011135930.tif 000014
2011135930.tif 000015
2011135930.tif 000016
2011135930.tif 000017